[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Regel- und Absperrvorrichtung für flüssige oder
gasförmige Medien in Rohrleitungen, bestehend aus einer in einer zur Rohrachse im
allgemeinen senkrechten Ebene beweglichen und wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweisenden
Schwenkscheibe, die in einem an die Rohrleitung anschließbaren und eine deren Nennweite
entsprechende Durchgangsöffnung enthaltenden Gehäuse untergebracht ist.
[0002] Zur Regelung von zu verändernden Durchflußmengen sind Flach- oder Plattenschieber
bekannt, deren Gehäuse aus zwei übereinstimmenden, längs einer Ebene zusammengefügten
Gehäuseplatten gebildet wird, und die eine Durchflußöffnung für die Stoffströmung
und eine der Durchflußöffnung zugeordnete verschiebbare Absperrplatte aufweisen.
Die Gehäuseplatten dieser Flachschieber enthalten in ihrer der Absperrplatte zugewandten
Seite Mulden oder Vertiefungen zur Aufnahme von Dichtungen. Die Schieber platte wird
innerhalb des Gehäuses geradlinig mittels einer Spindel und geeigneten Antriebselementen
bewegt. An der Austrittsöffnung der Schieberplatte aus dem Gehäuse bzw. Gehäuseschlitz
sind verhältnismäßig große und bei längerem Betrieb verschleißanfällige Stopfbuchspackungen
zur Abdichtung notwendig, die zu Leckverlusten neigen, insbesondere wenn die Stoffströmung
aus aggressiven oder mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten besteht.
[0003] Schwierigkeiten treten im Zusammenhang mit Flachschiebern beispielsweise bei der
industriellen Papierherstellung auf, wo Zellstoff oder der mit Beimengungen versehene
Papierstoff zusammen mit großen Flüssigkeitsmengen durch Rohrleitungen in Mischbehälter
oder zum Einlauf der Papiermaschine befördert wird. Bei Anwendung von Absperrorganen
für diese Technologie oder auf vergleichbaren anderen chemischen Gebieten, z. B.
in der Nuklearindustrie, ist wünschenswert, daß im Absperr- und Regelorgan ein totraumfreier
Durchgang vorhanden ist, damit nach Stillsitzen der Flüssigkeitsströmung nicht deren
Feststoffanteile innerhalb von Toträumen eintrocknen, und/oder Korrosion und Verstopfungen
oder Verklemmungen verursachen. Ferner sind bisher bekannte Flachschieber nicht in
der Lage, in Rohrleitungsströmungen auftretende Pulsationen zu beseitigen, die sich
auf die zu fertigenden Papierbahnen negativ als Ausschußquote niederschlagen. Außerdem
konnten die Regelkennlinien und Druckverluste nicht beeinflußt werden, die sich ebenfalls
negativ auf die jeweiligen Produktionen niederschlagen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stopfbuchsloses Regel- und Absperrorgan
mit wahlweise einsetzbaren Regelblenden und mit geringem Druckverlust im Blendenraum
sowie einer möglichst linearen Regelkennlinie zu schaffen, das platzsparend in ein
Rohrleitungssystem eingebaut werden kann.
[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter anderem dadurch gelöst, daß in einem zweigeteilten
Gehäuse die Schwenkscheibe einen kreisförmigen Umfang aufweist, die in dem etwa radial
geteilten Gehäuse kreisbogenförmig zwischen Gleitschichten geführt und abgedichtet
ist, und daß sie von einer mittelbar oder unmittelbar am Schiebergehäuse befestigten
Antriebseinrichtung zur Durchführung von Kreisbogenbewegungen angetrieben ist.
[0006] Die im Gehäuse zentrisch auf einer Mittelachse gelagerte Schwenkscheibe und das kreisförmige
Gehäuse können so unterteilt sein, daß in einer Hälfte eine Durchgangsöffnung und
im Bereich der anderen Hälfte ein Antriebszapfen für die Bogenbewegung und ein dafür
vorgesehener Bogenschlitz im Gehäuse vorgesehen sind. Durch diese Trennung von Antrieb,
Lagerung und Durchlaßöffnung werden die bisher auftretenden Korrosions- und Blockierungsprobleme
ausgeschlossen.
[0007] Aufgrund der zentrischen Lagerung der Schwenkscheibe mit Hilfe des zentrisch angeordneten
und in den Gehäusehälften gelagerten Achszapfens und/oder aufgrund der Führung des
Schwenkscheibenumfanges ist von vorneherein eine totraumfreie Unterbringung der Schwenkscheibe
gewährleistet.
[0008] Am Antriebszapfen der Schwenkscheibe, die sich durch einen Bogenschlitz einer Gehäuseplatte
nach außen erstreckt, greift ein Spindeltrieb oder ein Druckmittelzylinder an, so
daß die lineare Antriebsbewegung in die Drehbewegung der Schwenkscheibe umgewandelt
wird. Vorzugsweise füllt die Schwenkscheibe eine kreisförmige Ausnehmung in einer
Gehäusehälfte vollständig aus, so daß auch bei nur teilweise geöffneter Schieberscheibe
ein totraumfreier Durchtritt für das fließende Medium gewährleistet bleibt. Das Zurückdrehen
der Öffnung der Schwenkscheibe bis zur Ausfluchtung mit der Durchgangsöffnung des
Gehäuses bewirkt ein zwangsläufiges Entleeren etwaiger Rückstände der Stoffströmung
in die Rohrleitung.
[0009] Gemäß einem weiteren Merkmal kann die Durchtrittsöffnung im Schwenkgehäuse durch
das lichte Innenmaß von beiden Seiten verschraubten Hülsen definiert sein, die mit
Flanschen an der Außenseite der Gehäuseplatten anliegen oder befestigt sind. Gemäß
einer besonderen Ausführungsform sind diese Hülsen mittelbar oder unmittelbar durch
die Flanschverschraubung zwischen den Rohren und den Gehäuseplatten am Gehäuse befestigt.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die die Durchtrittsöffnung der Gehäuseplatten bildenden
und an diesen befestigten Hülsen zur auswechselbaren Halterung von Meß- und Regelblenden
dienen, so daß für das jeweilige fließende Strömungsmedium und unter Berücksichtigung
der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit weitgehend konstante Kennlinien erzeugt werden
können.
[0010] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den An sprüchen, Zeichnungen und
der Beschreibung. Diese Merkmale können einzeln oder in beliebig anderer Kombination
weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung bleiben.
[0011] Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Absperr- und Regelschiebers gemäß der
Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Absperr- und Regelschiebers
Fig. 2 einen senkrechten Teilschnitt durch die Mittelachse des Schiebergehäuses nach
Fig. 1,
Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit einem Druckmittelzylinder
zur Servobestätigung der Schwenkscheibe und
Fig. 4 in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 2 einen senkrechten Teilschnitt der Anordnung
in Fig. 3.
[0012] Das Drehschiebergehäuse 10 besteht aus zwei gleich großen Platten 12,14, beispielsweise
mit kreisförmigem Umfang 16. Die Platten sind unter axialem Abstand zueinander angeordnet,
der durch einen äußeren Abstandshalter 18 definiert wird, der einen kreisförmigen
Innenumfang besitzt, jedoch außen jeden beliebigen Umfangsverlauf haben kann. Anstelle
dieses getrennten Abstandhalterringes 18 kann bei einer Variante dieser Abstandshalterring
einen integralen Außenrandteil einer Gehäuseplatte 12 bilden, so daß in der somit
geschaffenen axialen Vertiefung die Schwenkscheibe 20 vollständig Platz findet, wobei
der Schwenkschieber den Hohlraum vollständig ausfüllt. Die Innenseiten der Gehäuseplatten
und vorzugsweise auch die beiden Außenseiten der Schwenkscheibe 20 sind mit selbstdichtendem,
insbesondere säurefestem Material 22 beschichtet. Diese Beschichtung erstreckt sich
vorzugsweise auch entlang und durch die Öffnungen von Schwenkscheibe und Gehäuse.
Die Regel- und Absperreinrichtung findet Anwendung für die strömenden Medien in den
Zellstoff-, Papier-, Chemie-, Granulat-, Lebensmittel- und Flüssigchemikalien-Industrien.
[0013] Die beiden Platten 12, 14 des vorbeschriebenen Drehschie bergehäuses 10 werden durch
einen äußeren Kranz von Schrauben 58 zusammengehalten, die sich quer durch den unabhängigen
oder integrierten Abstandsring 18 zwischen den Gehäuseplatten 12, 14 erstrecken.
[0014] Die Gehäuseplatte 14 enthält einen konzentrischen bogenförmigen Schlitz 26 von etwa
120 ° Bogenlänge mit Anzeigenskala für den Öffnungsgrad der Schwenkscheibe 20 zur
Gehäuseöffnung 42. Durch den Schlitz 26 erstreckt sich ein auf der Schwenkscheibe
20 befestigter Zapfen 28, dessen freies Ende über einen Kurbelarm 30 mit dem Gabelende
32 einer Spindel 34 in Verbindung steht. Die Spindel ist in einer vorzugsweise auf
dem Gehäuse 10 abgestützten Führung 36 geführt, die verlängert ist bis zu einem auf
der Spindel befestigten Handrad 38 oder wahlweise bis an einen Pneumatik- oder Elektromotor.
Durch Drehung des Handrades oder über Pneumatikzylinder oder elektrischen Antrieb
wird die Schwenkscheibe 20 um ihren zentrischen Zapfen 40 verschwenkt, und dabei kann
die Öffnung 42 innerhalb der Schwenkscheibe 20 gegenüber der gleichgroßen feststehenden
Öffnung 44, 46 in den Gehäuseplatten 12, 14 bis zum Verschließzustand verdreht werden.
Die Schwenkscheibe 20 ist mittels des zentrischen Drehzapfens 40 in beiden Gehäuseplatten
12, 14 gelagert. Eine oder wahlweise beide Gehäuseplatten 12, 14 enthalten zentrische
Zapfenlager zur Aufnahme der Enden des Drehzapfens 40. Der zentrische Drehzapfen kann
bei einer Variante entfallen, bei der die Schwenkscheibe ausschließlich am Innenumfang
des kreisförmigen Aufnahmeraumes im Schwenkschiebergehäuse geführt wird. Dadurch
kann die Durchtrittsöffnung bis an oder über das Gehäusezentrum vergrößert werden,
ohne die Gesamtabmessungen des Gehäuses vergrößern zu müssen.
[0015] Die Regel- und Absperrvorrichtung ist weiter so ausgelegt, daß bei pneumatischem
Antriebsausfall der Hebel 39, der sich hinter dem pneumatischen Antrieb befindet,
umgelegt wird und damit der Betrieb ohne Stillstand der Anlage mit Handbetätigung
weiterlaufen kann.
[0016] Die Gehäuseöffnungen 44,46 in den Gehäuseplatten 12,14 sind durch einsetzbare Hülsen
48,50 an verschiedene Blendenformen anpaßbar und zur auswechselbaren Halterung von
Meß- und Regelblenden gedacht. Rings um die einen Wulst auf dem Gehäuse 10 bildenden
Hülseneinsätze und deren Flansche 52, 54 befinden sich auf beiden Gehäuseseiten kranzförmige
Anordnungen von Schrauböffnungen 56, an denen jeweils ein Rohrflansch mit Schrauben
befestigt wird. Auf diese Weise wird das unabhängige Schwenkschiebergehäuse wahlweise
von rechts oder links schnell in eine bestehende Rohrleitung ein- oder ausgebaut.
Gegebenenfalls können die Flansche oder Ringe 52,54 gesondert, also unabhängig von
den Rohrflanschen, am Schiebergehäuse 10 befestigt werden.
[0017] Die Entlüftung des Innenraumes des Gehäuses von Gerüchen und Gasen wird durch Lockern
der Gewindeverschraubungen 39 bei nicht mehr fließendem Medium vorgenommen. Somit
ist gewährleistet, daß dann das wieder neu durchfließende Medium vom vorherigen Medium
nicht beeinträchtigt wird.
[0018] Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 und 4 ist das gleiche Drehschiebergehäuse
10 wie vorhergehend beschrieben gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle
des Handrades zur Verstellbetätigung der Schwenkscheibe 20 nunmehr ein Druckmittelzylinder
60 mittels einer Trageinrichtung 66 am Drehschiebergehäuse 10 befestigt ist. Der
Zylinder 60 ist auf einer Konsole 62 der Halterung 66 abgestützt und mit dem freien
Ende seiner Kolbenstange 64 am Kurbelarm 30 angelenkt. Die gelenkige Verbindung des
Kurbelarms 30 einerseits mit der Kolbenstange 64 und andererseits mit dem Antriebszapfen
28 der Schwenkscheibe 20 sorgen für die verspannungsfreie Umsetzung der aus dem Zylinder
stammenden gradlinigen Antriebskraft in die Bogenbewegung der Schwenkscheibe 20.
Die schematische Darstellung der Einzelteile des erfindungsgemäßen Schwenkschiebers
und deren größenmäßige Beziehung zueinander sind nicht zwingend, sondern lassen vielfältige
Abänderungen in Anpassung an die jeweiligen Anwendungsdaten zu.
1. Regel- und Absperrvorrichtung für flüssige oder gasförmige Medien in Rohrleitungen,
bestehend aus einer in einer zur Rohrachse im allgemeinen senkrechten Ebene beweglichen
und wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Schwenkscheibe, die in einem
an die Rohrleitung anschließbaren und eine deren Nennweite entsprechende Durchgangsöffnung
enthaltenden Gehäuse untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet
daß die Schwenkscheibe (20) einen kreisförmigen Umfang aufweist, innerhalb dessen
sich wenigstens die eine Durchtrittsöffnung befindet, und daß die Schwenkscheibe (20)
am Umfang eines kreisförmigen Hohlraumes des Gehäuses (10) sowie beiderseits zwischen
radialen Gleitschichten (22) geführt und von einer insbesondere mittelbar am Gehäuse
(10) abgestützten Antriebseinrichtung (34-38) zur Durchführung von Schwenkbewegungen
um ihre Mittelachse angetrieben ist.
2. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
im Gehäuse (11) gelagerte Schwenkscheibe (20) eine freie Durchtrittsöffnung (42) mindestens
entsprechend der Gehäusedurchgangsöffnung (44,46) aufweist.
3. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwenkscheibe (20) mittels eines zentrischen Drehzapfens (40) im Gehäuse gelagert
ist.
4. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (42) sich in einer Hälfte der Schwenkscheibe
(20) befindet, und daß im Bereich der anderen Hälfte der Schwenkscheibe ein Antriebszapfen
(28) zur Kraftübertragung für die Drehbewegung vorgesehen ist.
5. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Antriebszapfen (28) durch einen seiner Bewegungsbahn angepaßten Bogenschlitz (26)
einer Gehäusewand nach außen ragt, und daß durch die räumliche Trennung von Antrieb
und Durchtrittsöffnung sonst auftretende Korrosions- und Blockierungsprobleme vermieden
sind.
6. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem aus dem Bogenschlitz (26) hervorstehenden Antriebszapfen
ein Kurbelarm (30) befestigt ist, an dem eine manuell oder durch Servomotor angetriebene
Außenspindel (34) oder eine Kolbenstange eines Druckmittelzylinders angreift.
7. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schwenkschiebergehäuse (10) radial unterteilt ist und in einer
ersten Gehäuseplatte (12) eine insbesondere geschliffene und/oder mit reibungsarmem
Material beschichtete, kreisrunde Vertiefung zur Aufnahme der Schwenkscheibe (20)
aufweist und durch eine im allgemeinen glattwandige, reibungsarm beschichtete zweite
Gehäuseplatte (14) lösbar verschlossen ist.
8. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der im Gehäuse angeordnete, geschlossene, kreisringförmige
Aufnahmeraum für die Schwenkscheibe (20) zentral durch den Achszapfen (40) und außen
am Umfang durch einen äußeren Abstandshalter (18) begrenzt wird, der zwischen den
beiden glattwandigen, vorzugsweise mit reibungsarmem Material beschichteten Gehäuseplatten
abgedichtet verschraubt ist und eine kreisförmige Innenumfangsfläche aufweist.
9. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schwenkscheibe (20) den kreisförmigen Aufnahmeraum im Gehäuse
vollständig ausfüllt, so daß auch bei nur teilgeöffnetem Durchtritt durch die Schwenkscheibe
ein totraumfreier Durchtritt für das fließende Medium gewährleistet ist.
10. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
zentrische Achszapfen (40), der anstelle oder zusätzlich zur Umfangsführung (bei 18)
der Schwenkscheibe (20) vorgesehen sein kann und sich zu beiden Seiten der Schwenkscheibe
(20) erstreckt, in beiden Gehäuseplatten (12,14) gelagert ist.
11. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (44,46) im Gehäuse durch das lichte Innenmaß
von von beiden Gehäuseseiten eingeführten Hülsen (48,50) definiert ist, die mit Flanschen
(52,54) an der Außenseite der Gehäuseplatten (12,14) befestigt sind.
12. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anpruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Durchgangsöffnung (44,46) der Gehäuseplatten bildenden und an diesen befestigten
Hülsen (48,50) zur auswechselbaren Halterung von Meß- und Regelblenden dienen.
13. Regel- und Absperrvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Durchtrittsöffnung (44,46) der Gehäuseplatten bildenden Hülsen (48,50)
mittelbar oder unmittelbar durch die Flanschverschraubung zwischen der Rohrleitung
und den Gehäuseplatten (12,14) fest am Gehäuse gehalten sind.
14. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Gehäuseplatten (12, 14) rund um den Flansch (52,54) der
Durchgangsöffnung Gewindesacklöscher (53) zur Befestigung des jeweiligen Flansches
des anzuschließenden Rohres enthalten sind.
15. Regel- und Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gehäuseplatten (12, 14) und/oder die Oberflächen der Schwenkscheibe
(20) jeweils eine die Durchgangsöffnung umgebende Nut mit einem Dichtring enthalten.